Leichtmetallkolben für hochbelastete Verbrennungsmotoren Light alloy pistons for highly loaded internal combustion engines
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für hochbe¬ lastete Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1.The invention relates to a light metal piston for highly loaded internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
Die DE-OS 43 27 772, die bezüglich des PrioritatsZeitpunk¬ tes dieser Anmeldung nicht vorveröffentlicht ist, geht von folgendem Stand der Technik aus. Bei aus der Praxis bekann¬ ten Leichtmetallkolben sind - um die mechanischen, durch den Zünddruck hervorgerufenen Belastungen aushalten zu kön¬ nen - verschiedene Vorkehrungen getroffen worden, um einer¬ seits insbesondere die Durchbiegung des Kolbenbolzens, die zu Rissen in den Kolbenbolzennaben führen kann, zu verrin¬ gern und andererseits die Brennraummulde gegen Anrisse zu schützen. Hierzu werden derartige Leichtmetallkolben bei¬ spielsweise mit Buchsen in den Bohrungen der Kolbenbolzen¬ naben und die Brennraummulde mit einer zusätzlichen Beweh¬ rung versehen.DE-OS 43 27 772, which has not been previously published with regard to the priority date of this application, is based on the following prior art. In light-alloy pistons known from practice - in order to be able to withstand the mechanical loads caused by the ignition pressure - various precautions have been taken, in particular to prevent the piston pin from deflecting, which can lead to cracks in the piston pin hubs reduce and on the other hand to protect the combustion chamber bowl against cracks. For this purpose, such light metal pistons are provided, for example, with bushings in the bores of the piston pin hubs and the combustion chamber trough with additional reinforcement.
Aus der DE-PS 36 09 019 ist zur Vermeidung von Nabenanris¬ sen bekannt, in die Nabenbohrungen jeweils beidseitig ta- schenförmige Ausnehmungen vom inneren Ende der Nabenbohrun¬ gen her einzubringen, die sich über eine gewisse Länge in Nabenbohrungslängsrichtung erstrecken. Eine Verbindung zwi¬ schen diesen Ausnehmungen und dem kolbenaußenseitigen Ende der Nabenbohrung wird durch entsprechende Nuten in den Na¬ benbohrungen sichergestellt.
Vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die Ausführung gemäß der DE-OS 43 27 772 zu verbessern.From DE-PS 36 09 019 it is known, to avoid hub tears, to make pocket-shaped recesses on both sides of the hub bores from the inner end of the hub bores, which extend over a certain length in the longitudinal direction of the hub bore. A connection between these recesses and the piston-outside end of the hub bore is ensured by corresponding grooves in the hub bores. The present invention is concerned with the problem of improving the design according to DE-OS 43 27 772.
Gelöst wird dieses Problem mit einem Leichtmetallkolben mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.This problem is solved with a light metal piston with the features according to the characterizing part of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un¬ teransprüchen enthalten.Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeich¬ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of a preferred exemplary embodiment shown in the drawing.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Leicht¬ metallkolben in Seitenansicht teilweise im SchnittFig. 1 a light metal piston according to the invention in side view, partly in section
Fig. 2 eine Draufsicht im Schnitt II-II nach Fig. 12 is a plan view in section II-II of FIG. 1st
Ein Leichtmetallkolben 1 für einen Verbrennungsmotor, ins¬ besondere hochbelasteter Dieselmotor für ein Kraftfahrzeug, besteht einstückig aus einem Kolbenkopf 2 und einem Kolben¬ schaft 3. In einem Kolbenboden 4 des Kolbenkopfes 2 sind eine unbewehrte Brennraummulde 5 sowie Ringnuten 6 einge¬ formt, wobei die oberste Ringnut 6 mit einem Ringträger 7 bewehrt ist. In den Kolbenschaft 3 sind die Kolbenbolzenna¬ ben 8 integriert, die zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (nicht gezeichnet) Bohrungen 9 aufweisen. Jede Bohrung 9 ist an ihrem inneren Ende 10 in einem Teilbereich X zum in¬ neren Ende hin aufgeweitet (bombiert), wobei die Krümmung dieser Aufweitung als Polygon ausgebildet sein kann. Der
Übergang dieser Aufweitung in die Stirnfläche der Nabe er¬ folgt mit einem Radius von 3 mm, wobei die axiale Länge der Ausrundung in Kolbenbolzenlängsrichtung 1 mm bei einem Kol¬ ben mit einem Durchmesser von 80 mm beträgt. Außerdem ist die Bohrung 9 in einem Teilbereich Z als Formbohrung 11 ausgeführt, die sich in dem von außen nach innen verlaufen¬ den, dem tragenden Bereich - der nach außen durch die Nut für den Sicherungsring des Kolbenbolzens begrenzt wird - entsprechenden Teilbereich Z von innen nach außen konisch aufweitet, z.B. trompetenförmig. Die Aufweitung (in der Zeichnung übertrieben groß dargestellt) erfolgt unter einem Winkel Alpha von 5 Minuten. Die Aufweitung, die sich in ei¬ nem Winkel von 2 - 10 Minuten bewegen soll, kann auch stu¬ fenförmig erfolgen, wobei die Aufweitung im weiter innen liegenden Teilbereich Z der Formbohrung 11 einen kleineren Winkel als im weiter außen liegenden Bereich der Formboh¬ rung 11 aufweisen soll.A light metal piston 1 for an internal combustion engine, in particular a highly loaded diesel engine for a motor vehicle, consists in one piece of a piston head 2 and a piston shaft 3. An unreinforced combustion chamber bowl 5 and annular grooves 6 are formed in a piston crown 4 of the piston head 2, the top annular groove 6 is reinforced with a ring carrier 7. In the piston skirt 3, the piston pin hubs 8 are integrated, which have bores 9 for receiving a piston pin (not shown). Each bore 9 is widened (cambered) at its inner end 10 in a partial region X towards the inner end, the curvature of this widening being able to be designed as a polygon. The This widening transition into the end face of the hub takes place with a radius of 3 mm, the axial length of the rounding in the longitudinal direction of the piston pin being 1 mm for a piston with a diameter of 80 mm. In addition, the bore 9 is designed in a partial area Z as a shaped bore 11, which extends from the inside to the corresponding partial area Z in the area that runs from the outside inward to the load-bearing area — which is delimited on the outside by the groove for the locking ring of the piston pin widened conically on the outside, eg trumpet-shaped. The expansion (exaggerated in the drawing) takes place at an angle alpha of 5 minutes. The widening, which is to move at an angle of 2-10 minutes, can also be step-like, the widening in the inner region Z of the shaped bore 11 being a smaller angle than in the further outer region of the shaped bore 11 should have.
Zwischen der sich nach außen konisch aufweitenden Formboh¬ rung 11 im Teilbereich Z und der am inneren Ende 10 im Teilbereich X der Bohrung vorgesehenen Aufweitung (Bombie¬ rung) weist die Bohrung 9 einen zylindrisch verlaufenden Bereich Y auf.Between the outwardly conically widening shaped bore 11 in the partial area Z and the widening (bombardment) provided at the inner end 10 in the partial area X of the bore, the bore 9 has a cylindrical area Y.
Weiterhin sind in die Bohrung 9 jeder Kolbenbolzennabe 8 zwei vom inneren Ende 10 der Bohrung 9 ausgehende schräge taschenförmige Ausnehmungen (Taschen 12) eingeformt, die bezüglich ihrer Höhenlage unsymmetrisch zur Kolbenbolzen¬ längsachse liegen, ihre größte Tiefe am inneren Ende 10 der Bohrung 9 aufweisen und nach etwa 2/3 der Länge der Bohrung 9 in die Oberfläche der Formbohrung 11 auslaufen. Eine Ver¬ bindung zwischen den schrägen Taschen 12 und dem kolbenau¬ ßenseitigen Ende der Bohrung 9 bildet jeweils eine in Kol-
benbolzenlängsachse verlaufende Nut 13.In addition, two oblique pocket-shaped recesses (pockets 12) extending from the inner end 10 of the bore 9 are formed in the bore 9 of each piston pin hub 8 and are asymmetrical with respect to the longitudinal axis of the piston pin with respect to their height, have their greatest depth at the inner end 10 of the bore 9 and after about 2/3 of the length of the bore 9 run into the surface of the shaped bore 11. A connection between the oblique pockets 12 and the end of the bore 9 on the outside of the piston forms in each case a Groove pin longitudinal axis 13.
Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfa¬ che Weise ein Leichtmetallkolben geschaffen, der insbeson¬ dere bezüglich Nabenfestigkeit eine Verbesserung gewährlei¬ stet.
With an embodiment of this type, a light metal piston is created in a structurally simple manner, which guarantees an improvement in particular with regard to hub strength.